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箱式變電站又稱戶外成套變電站或組合式變電站（以下簡稱“箱式站”），是一種將高壓開關設備、變壓器、低壓配電設備、功率因數(shù)補償裝置及電度計量裝置等變電站設備組合成一體的快裝型成套配電設備。上世紀60年代，歐美等西方國家開始使用這種新型戶外成套變電設備，由于箱式站與傳統(tǒng)的變電所相比，有著明顯的優(yōu)勢，其發(fā)展速度很快。

目前，國外已經(jīng)大量使用箱式站，以美國為例，箱式站已占90%以上。20世紀80年代初，我國大中型城市中開始陸續(xù)采用箱式站，到90年代末期，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城鄉(xiāng)用電量迅速增長，特別是農(nóng)網(wǎng)改造工程啟動后，科研開發(fā)、制造技術及規(guī)模等都進入了高速發(fā)展，箱式站開始被廣泛應用于城區(qū)、農(nóng)村中小型變電站、工礦企業(yè)、大型工地及流動作業(yè)用變電站的建設與改造。

現(xiàn)在，除了在部分偏遠的農(nóng)村仍然在建供電所外，幾乎所有城市和經(jīng)濟發(fā)展較快的小城鎮(zhèn)，10kV終端都采用了箱式站，大有代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“土建”式變電站的趨勢。但是，箱式站在使用過程中也暴露出了一些不足之處，現(xiàn)就這些方面的問題和相關措施作一些討論。

　　箱式站的結構主要是指作為箱式站的3個主要部分—高壓開關設備、變壓器及低壓配電裝置的布置方式。一般來說，箱式站的總體布置主要有3種形式：拼裝式、組合式和一體式。拼裝式是指將高、低壓成套裝置及變壓器裝入金屬箱體拼裝而成。由于這種類型的箱式站整體性差、組裝工作量大，而且高度高、占地面積多，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用；組合式的高、低壓配電裝置不使用現(xiàn)有的成套裝置，而是將高、低壓控制、保護電器設備直接裝入箱內(nèi)，使之成為一個整體。

由于總體設計是按照免維護型考慮的，箱內(nèi)不需要操作走廊，這樣就減小了箱式站的體積，歐式箱式站就是這種型式，組合式箱式站是目前普遍采用的型式；一體式就是所謂的美式箱式變，它是以變壓器為主體，把熔斷器及負荷開關等設備裝在變壓器箱體內(nèi)，構成一體式布置。這種型式的箱式變體積更小，其體積近似于同容量的普通型油浸變壓器，僅為同容量組合式箱式站體積的1/3左右。

考慮到拼裝式已經(jīng)很少使用，如果按結構分類可以將箱式站分成組合式箱式站（歐式）和一體式箱式站（美式）兩大類。由于IEC標準（IECl330第1版95-11）高壓/低壓預裝變電站對箱式站的總體布置作了明確規(guī)定，規(guī)定為組合式布置。因此，組合式在積極采用IEC標準的國家被廣泛采用。我國作為IEC標準的積極采標國家之一，使用的箱式站一般都為組合式布置，組合式具體可分成“目”字型和“品”字型2種布置型式；一體式箱式站執(zhí)行美國的ANSI標準，在美國被廣泛應用。

不同標準下的箱式站在接線方式、變壓器油的種類、變壓器材料等方面都存在差別。比如說，在接線方式上，美式箱式站適用于中性點直接地系統(tǒng)，不適用于中性點非直接接地系統(tǒng)，而歐式站在2種情況下都適用。

來源:

　　 1. 結構緊湊，占地少

　　由于箱式站將配電裝置的大部分布置于封閉的箱體內(nèi)，通過優(yōu)化設計、合理組合，各部分之間的絕緣距離大大減少，縮小了占地面積和空間。以4000kVA單主變規(guī)模變電所為例，建設1座常規(guī)35kV變電站，需占地3000m2左右，而且需要大規(guī)模的土建工程；而采用箱式變電站，箱體的占地面積zui小僅為 100m2，包括35kV的其他設備總占地面積zui大為300m2，僅為同規(guī)模變電站所占面積的1/10，設備安裝簡單，既節(jié)省了費用又大大節(jié)約了土地。

　　 2．安裝方便，建造快速

　　箱式站建造時，首先由設計人員根據(jù)變電站的實際要求，設計出一次主接線圖和箱外設備的布置，然后只要根據(jù)設計結果直接選擇箱式站的規(guī)格和型號，被選定箱式站的所有設備均在制造廠組裝，并經(jīng)調(diào)試和出廠試驗合格；現(xiàn)場安裝僅需進行箱體定位、電纜連接、保護定值校驗、傳動試驗及其他一些調(diào)試工作，一般從安裝到運行僅需短短數(shù)天時間，與常規(guī)變電站的建設過程相比，安裝過程大大簡化，工作量也大大減少，既縮短了施工周期，又節(jié)省了施工費用。

　　 3．投資省，效益高

　　箱式站的經(jīng)濟性可以從3個方面來看：（1）造價低。除了設備購置費比常規(guī)站要貴以外，其他安裝費、土建費及征地費都大大節(jié)省，綜合起來大約比同規(guī)模常規(guī)變電站減少投資40%左右；（2）提前投資，提前收益。以35kV單臺主變4000kVA規(guī)模變電站為例，保守估計按提前4個月投運計算，若平均負荷 2000kW，售電利潤0.10元/kW·h，3個月可增加凈利潤60余萬元；（3）運行維護費用低。在箱式變電站中，由于*設備的選用，特別是無油設備的運行，從根本上*解決了常規(guī)變電所中的設備泄漏問題，變電站可實行狀態(tài)檢修，減少維護工作量，每年可節(jié)約大量的運行維護費用，整體經(jīng)濟效益十分可觀。

　　 4. 組合方式靈活。通用性互換性強

　　箱式站由于結構比較緊湊，每個箱體構成一個獨立系統(tǒng)，這就使得組合方式靈活多變，箱式站沒有固定的模式，使用單位可根據(jù)實際情況自由組合一些模式，以滿足安全運行的需要；箱式站的高低壓方案齊全，高低壓之間線路方案可任意組合；高低壓設備及元件可選用各種名優(yōu)或進口產(chǎn)品，電氣元件通用性，互換性強。

　　 5. 可靠性和安全性比較高

　　常規(guī)變電站的電氣設備，由于長期處于戶外，其絕緣和導體易受外界的污染和破壞。而箱式站的導體、內(nèi)部絕緣、接觸部分等*封閉在箱體內(nèi)，箱體部分采用*的制作工藝，外殼的材料具有良好的防腐能力，箱體內(nèi)安裝空調(diào)和除濕裝置，使運行設備不易受自然氣候環(huán)境、動物等外界影響；箱式站沒有裸露帶電導體暴露在箱外，不會引起外物短路和觸電危險；全站可實現(xiàn)無油化運行，安全性高。

　　 6. 自動化程度高

　　為了適應無人值守和調(diào)度自動化的需要，箱式站采用微機保護和綜合自動化系統(tǒng)，可實現(xiàn)“4遙”（即：遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）功能。每個智能控制單元均具有獨立運行功能，保證繼電保護功能安全，可對運行參數(shù)進行遠方設置和實時監(jiān)控，對箱體內(nèi)濕度、溫度進行自動控制和遠方煙霧報警；在運行過程中，能按照給定的電壓無功關系自動投切電容器、調(diào)整電壓分接頭進行電壓無功調(diào)節(jié)；另外，根據(jù)需要還可以實現(xiàn)圖像遠程監(jiān)控。 來源:

　　 7. 外形美觀，易與環(huán)境協(xié)調(diào)

　　由于箱式站體積小、箱體材料*、外形設計美觀等特點，在保證供電可靠性前提下，通過選擇箱式站的外殼顏色，極易與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致，特別適用于城市建設，如：城市居民住宅小區(qū)、車站、港口、機場、公園、綠化帶等人口密集地區(qū)，它既可作為固定式變電所，也可作為移動式變電所，具有點綴和美化環(huán)境的作用。

　　 1. 散熱問題

　　散熱問題是現(xiàn)有箱式變站存在的主要問題之一，與之相關的問題還有通風和防塵問題，3個問題互相影響和制約。溫升是太陽輻射熱經(jīng)箱體傳人箱內(nèi)及箱內(nèi)變壓器、補償電容器等發(fā)熱引起的。箱體內(nèi)溫升過高會影響高低壓設備和元器件的正常運行，而要降低溫度。就要加強通風進行散熱，這又會引起安全防護和防塵的問題。我國大部分地區(qū)，夏季比較炎熱，氣溫較高，由于箱式站結構緊湊，變壓器內(nèi)體積小，導致變壓器溫度很高，再加之變壓器在運行過程中要產(chǎn)生大量的熱量，此時通過自然通風散熱已經(jīng)很難滿足要求了，有時室內(nèi)溫度甚至超過50℃，嚴重增加了運行設備的損耗和故障率。如果打開箱門進行散熱，灰塵、污穢就容易進入，還要派專人看守，保證安全。

　　在這種情況下，首先應該依靠自排風扇來散熱，溫控元件會根據(jù)箱內(nèi)溫度的變化來控制排風扇的運行，當變壓器上層油溫超過整定值時，就啟動排風扇以防室內(nèi)溫度過高。但是，利用風扇來加速熱量散發(fā)也有一些負面因素，如：加速了變壓器的老化、降低變壓器的出力、變壓器室開換風孔及安裝排風扇都會導致箱式站整體防護等級的下降等；

由于箱式站內(nèi)的溫升很大程度上由太陽輻射引起，可以在箱體外殼鍍上一層特殊的反光材料，將太陽光中的紅外波段反射掉，那么箱式站內(nèi)的溫度顯然會下降很多，這種措施對箱式變的運行沒有不利影響，但會增加造價；國內(nèi)曾有報道利用熱管原理制成的全封閉箱式站，但因附加了1套水循環(huán)系統(tǒng)，使箱式站失去了可靠性高、安裝容易等優(yōu)點；另外一個辦法是，在設計時，將當?shù)氐臍夂驐l件和箱式站的散熱問題考慮進去，適當增大變壓器的容量裕度，這樣在相同的負荷和氣溫條件下，箱式站內(nèi)的報警溫度上限值就提高了。雖然這種辦法會降低經(jīng)濟性，但在天氣特別炎熱的地區(qū)，為了保證箱式站安全運行，一定容量的浪費也是值得的。 來源:tede

　　 2. 凝露和腐蝕問題

　　箱式站的外殼很多采用鋼板結構、鋁板結構或其他材料，由于氣溫急劇變化，使箱內(nèi)、外溫度差發(fā)生劇變而引起箱式站內(nèi)部發(fā)生凝露現(xiàn)象，破壞電器絕緣甚至導致變壓器的閃絡。如果箱式站在潮濕和有腐蝕性氣體的環(huán)境中或沿海多鹽霧地區(qū)運行，箱體還會容易被腐蝕和氧化，使其安全性降低，增大了運行中的故障發(fā)生率。為了防止凝露現(xiàn)象的發(fā)生，一種辦法是在箱式站內(nèi)部加裝加熱器和通風裝置，并裝有溫度、濕度自動控制儀，當?shù)蜏?、高濕度時，加熱器接通并開啟通風，當?shù)蜏囟?、低濕度時只接通加熱裝置，可保證變電站內(nèi)部的溫度、濕度保持在一定范圍內(nèi)，以確保箱體內(nèi)的高低壓電氣設備不會有影響運行的凝露產(chǎn)生，達到了電力部門運行韻要求，但這種辦法的效果很大程度上取決于智能控制系統(tǒng)的運行狀況，有時效果并不理想；能伺時解決凝露和腐蝕問題的辦法就是找到一些能克服凝露現(xiàn)象和具有防腐能力的材料作為箱體材料，這些材料一般應具有防潮、阻燃、抗腐蝕、耐水蒸汽滲透、能在各種氣候條件下不會因冷熱交變而產(chǎn)生凝露等優(yōu)點，目前國內(nèi)一些企業(yè)已經(jīng)開發(fā)研制出了同類型的材料。并在實際應用中取得很好的效果。 來源:

　　 3. 防水和防火問題

　　由于箱式站長期在戶外運行，其運行狀況受環(huán)境因素影響較大，特別是對一些小容量的箱式站來說，經(jīng)常會碰到箱體內(nèi)受潮、進水、殼體發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，對箱式站內(nèi)的電氣元器件的性能造成不利影響，使之不能正常運行，達不到設計要求的免維護年限目標。國內(nèi)一些企業(yè)為了解決防水問題，采取了一些措施，如箱體頂部制成 “＾”形、加裝密封圈密封和采用節(jié)流法等。箱體頂部制成“^”主要是為了便于頂部排水；密封圈密封是靜密封方法之一，主要通過密封面之間的彈性變形達到密封要求。此方法的密封效果與密封面結構及密封圈本身的材質(zhì)有關，日曬雨淋后材質(zhì)比較差的密封圈易隨時間的推移而變質(zhì)老化，失去原有彈性，失效而起不到密封作用。密封圈的結構差，泄漏量就大，改進結構可以提高密封效果，但生產(chǎn)廠家的制造工藝及過程控制將更加復雜；節(jié)流法是通過引導水流經(jīng)過小孔或縫隙，在流股與壁面間出現(xiàn)渦流，消耗水流動能，使之大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏⑹В瑥亩行У亟档陀晁那忠u力。缺點是制造工藝上較難保證可靠的節(jié)流空隙，而且孔隙會因吊裝等原因變形增大，導致實際防水效果較差。

　　箱式站一般為全密封無人值守運行，雖然全部設備無油化運行，但是箱體內(nèi)仍然存在火災隱患，如：電纜、補償電容器等一旦突發(fā)火災，不利于通風，也不利于火災的撲救。因此應考慮設計自動滅火系統(tǒng)，并加裝防火、煙霧報警裝置。當發(fā)生設備起火時，報警鈴立即長鳴，并同時將信號發(fā)至*控制室，啟動自動滅火系統(tǒng)將火撲滅。 來源:http://

　　 4. 遠動控制系統(tǒng)的抗干擾問題

　　箱式站利用遠動控制系統(tǒng)實現(xiàn)變電站的無人值班，是供電系統(tǒng)當前開展提高勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益的重要技術措施，因此遠動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運行，是實現(xiàn) “減人增效”的關鍵。但是，在實際運行中，系統(tǒng)中的計算機、RTU和其他控制設備往往會受到外界因素干擾（如雷擊）導致系統(tǒng)運行過程中遙信誤發(fā)、控制失靈或者設備被損壞，從而造成設備和生產(chǎn)的事故。因此，如何提高系統(tǒng)的抗*力，保證運行的穩(wěn)定性和可靠性，對箱式站來說是一個可忽視的問題。

　　對控制系統(tǒng)干擾源很多。主要有3種：電磁輻射、過程通道和供電電源，針對不同的干擾因素，往往采取不同的抗干擾措施。按照技術特性不同可以把抗干擾技術分成兩大類：硬件抗干擾和軟件抗干擾。硬件抗干擾是自動控制系統(tǒng)zui主要、zui基本的抗干擾手段，其總原則是：抑制或消除干擾源，切斷干擾對系統(tǒng)的耦合通道，降低系統(tǒng)對干擾信號的敏感性。具體措施有：隔離、接地、屏蔽、濾波、鑒幅、提高信噪比及采用直流電源供電等方法；智能系統(tǒng)的控制功能是靠硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)共同實現(xiàn)，有些干擾因素單憑硬件措施無法消除或抑制，還必須采用軟件方法來解決。軟件抗干擾主要是通過在軟件編程時加入一些抗干擾措施來及時發(fā)現(xiàn)、攔截和糾正干擾造成的影響，具體方法有：自診斷、程序容錯、信息冗余和數(shù)字濾波等。各種抗干擾措施之間相輔相成，通過對整個控制系統(tǒng)實行全面的抗干擾改造，增強系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

　　 5. 容量選擇問題

　　在設計箱式站時，選擇合適的變壓器容量是一個重要的問題。如果變壓器容量選得過大，就會出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，不僅一次性投資大，空載損耗也大；若變壓器容量選得過小，變壓器負載損耗增大，經(jīng)濟上不合理，技術上也不可行，一方面變壓器的*負載率（即效率zui高時的負載率）不是在額定狀態(tài)下，而是在40% ～70%之間，負載率過高會使損耗明顯增大；另一方面，由于變壓器的容量裕度小，若負荷稍有增加，便需要更換大容量箱式站，頻繁增容勢必會增加投資，影響供電。

　　選擇箱式站容量，要以用戶現(xiàn)有的負荷為依據(jù)，適當考慮負荷發(fā)展。如果負荷區(qū)在未來一定時問段內(nèi)（以5年為例）的電力發(fā)展計劃明確且基本上變動不大，我們在選擇箱式站容量時，就可以把5年內(nèi)的負荷變化情況考慮在內(nèi)，可以利于（1）式來計算箱式站的配置容量（要求當年負荷不低于變壓器容量的30%）：

　　式中 S—— 箱變在5年內(nèi)所需配置容量，kVA；
　　 ∑P—— 5年內(nèi)的有功負荷，kW；
　　 K —— 同時率，一般為0.7～0.8；
　　 cosφ—— 功率因數(shù)，一般為0.8～0.85；
　　　　η —— 變壓器效率，一般為0.8～0.9。

　　 根據(jù)算出的S，就可以選擇箱式站的容量，如果單臺變壓器的容量不夠大，可以增加變壓器的臺數(shù)，在滿足S的前提下，變壓器的容量和數(shù)量按照原則確定。

展望未來，箱式站在我國廣大城市、農(nóng)村、工礦企業(yè)、公共建筑設施中的應用會更加廣泛，它將以較常規(guī)“土建”式變電站*的優(yōu)勢被越來越多的人所接受。為了適應新形式下我國電網(wǎng)的發(fā)展水平，箱式站必須在保留原有優(yōu)點的情況下，加快自身的發(fā)展。隨著微處理器技術、計算機網(wǎng)絡技術、信息通訊技術、電力電子技術及人工智能控制技術的不斷發(fā)展和應用，信息化和網(wǎng)絡化對電力系統(tǒng)的智能化運行需求日益迫切，也為智能化電器技術的進一步發(fā)展奠定了基礎。電網(wǎng)運行水平的提高不僅要求箱式站安全可靠、具有“4遙”功能，而且能完成故障區(qū)段自動定位、故障切除、負載轉(zhuǎn)帶及網(wǎng)絡重構等一系列智能化功能，從而保證短時間內(nèi)恢復送電。另外，以上提到箱式站的一些缺點也大都可以通過提高智能化技術來進一步彌補和完善。因此，可以說智能化箱式站是未來箱式站的發(fā)展趨勢，智能化程度的提高使得箱式站在保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、可靠地運行的前提下，向更加簡單、實用、可靠的方向發(fā)展?？傊悄芑涫秸臼俏覈娋W(wǎng)今后一個時期的發(fā)展方向，其必將促使我國的電網(wǎng)運行水平再上新臺階。